大家好，我是你們的技術(shù)博主[Linux1024]。

今天我們來(lái)聊聊一個(gè)無(wú)處不在，但又常常被忽略的技術(shù)基石——ARM架構(gòu)。

當(dāng)你拿起手機(jī)、平板，或是打開(kāi)輕薄的筆記本，你手里的設(shè)備大概率就運(yùn)行著ARM架構(gòu)的芯片。它早已不只是一個(gè)技術(shù)名詞，而是成了我們數(shù)字生活的一部分。

很多人對(duì)ARM的印象還停留在“省電”、“用在手機(jī)上”。但你知道嗎？它的技術(shù)觸角已經(jīng)伸向了超級(jí)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心。

今天，我們就來(lái)深度拆解一下ARM架構(gòu)，聊聊它的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)。

從劍橋車庫(kù)到全球霸主：ARM的逆襲之路

ARM的故事，得從1978年英國(guó)劍橋的一家小公司說(shuō)起。那時(shí)它還叫CPU (Cambridge Processing Unit)。

8年后的1985年，第一款采用RISC（精簡(jiǎn)指令集）架構(gòu)的處理器問(wèn)世，它被命名為ARM (Acorn RISC Machine)。這就是ARM的起點(diǎn)。

從那時(shí)起，ARM就像開(kāi)了掛一樣，一路狂奔：

?1995年，ARM7登場(chǎng)：支持3級(jí)流水線和ARMv4指令集，這顆小小的芯片，為后來(lái)的移動(dòng)設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。

?1997年，ARM9來(lái)了：它支持5級(jí)流水線，還加入了MMU內(nèi)存管理和高速緩存，這是智能手機(jī)誕生的關(guān)鍵一步。

?2005年，Cortex-A8發(fā)布：這是ARM第一款“超標(biāo)量”處理器，性能有了質(zhì)的飛躍。

?2011年，Cortex-A15問(wèn)世：最高主頻2.5GHz，多核處理能力讓它成了當(dāng)時(shí)高端手機(jī)的首選。

?2012年，64位時(shí)代開(kāi)啟：ARM推出了支持64位的Cortex-A53和A57，這標(biāo)志著ARMv8架構(gòu)的到來(lái)，也讓ARM正式進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)。

?2021年，ARMv9發(fā)布：帶來(lái)了可伸縮矢量擴(kuò)展(SVE)和機(jī)密計(jì)算(CCA)，持續(xù)推動(dòng)技術(shù)邊界。

ARM的“輕資產(chǎn)”哲學(xué)：不做芯片，卻賺走了行業(yè)的利潤(rùn)

很多人可能不知道，ARM自己并不生產(chǎn)芯片。它是通過(guò)“賣授權(quán)”來(lái)賺錢的。這是一種非常聰明的商業(yè)模式。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，ARM的授權(quán)主要分兩種：

1.處理器IP授權(quán)：ARM把設(shè)計(jì)好的處理器內(nèi)核直接授權(quán)給你，比如高通、聯(lián)發(fā)科。他們拿到后，可以把這個(gè)內(nèi)核集成到自己的SoC里，然后生產(chǎn)芯片。

2.架構(gòu)授權(quán)：這種授權(quán)更高級(jí)，ARM會(huì)把整個(gè)架構(gòu)的規(guī)范都給你，你可以基于這個(gè)規(guī)范，自己設(shè)計(jì)處理器。蘋果的A系列和M系列芯片，就是這么來(lái)的。

正是這種模式，讓ARM能夠以極低的成本，把技術(shù)擴(kuò)散到全球的每個(gè)角落，形成了一個(gè)無(wú)比龐大的生態(tài)帝國(guó)。

版本迭代的藝術(shù)：從v1到v9，ARM是如何進(jìn)化的？

ARM架構(gòu)從最早的v1版本，一路進(jìn)化到今天的v9，每個(gè)版本都帶來(lái)了革命性的提升。

我?guī)湍阏砹艘粋€(gè)演進(jìn)路線圖，讓你一眼看清：

三大產(chǎn)品線：ARM如何滿足萬(wàn)物互聯(lián)的需求？

為了應(yīng)對(duì)從物聯(lián)網(wǎng)到超算的各種場(chǎng)景，ARM架構(gòu)根據(jù)性能和應(yīng)用，劃分成了三大系列：

?A系列(Application)：這是我們最熟悉的，面向高性能應(yīng)用，比如手機(jī)、平板、筆記本。驍龍、天璣、蘋果A系列都屬于這一類。

?R系列(Real-time)：面向?qū)憫?yīng)速度和可靠性要求極高的場(chǎng)景，比如汽車的電子控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人。

?M系列(Microcontroller)：面向各類嵌入式設(shè)備，比如智能手表、傳感器、智能家居。它的特點(diǎn)是極致的低功耗和高集成度。

ARMv8：開(kāi)啟64位新紀(jì)元，移動(dòng)芯片的成人禮

在ARM的歷史上，ARMv8架構(gòu)的發(fā)布絕對(duì)是一個(gè)里程碑。

在那之前，ARM處理器都是32位的。而ARMv8首次引入了64位支持，這讓ARM芯片的性能天花板一下子被抬高了。

ARMv8設(shè)計(jì)得非常巧妙，它定義了兩種執(zhí)行狀態(tài)：

?AArch64：這是全新的64位狀態(tài)，使用A64指令集，寄存器更多，性能更強(qiáng)。

?AArch32：這是為了兼容而保留的32位狀態(tài)，可以運(yùn)行原來(lái)的A32和T32指令集。

這種設(shè)計(jì)讓ARMv8處理器可以無(wú)縫運(yùn)行32位和64位的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了平滑過(guò)渡。

寫在最后：ARM的未來(lái)，就是計(jì)算的未來(lái)

回顧ARM的歷史，從劍橋的一家小公司，到移動(dòng)計(jì)算的絕對(duì)霸主，再到向高性能計(jì)算和服務(wù)器領(lǐng)域發(fā)起挑戰(zhàn)，它的每一步都走得非常精彩。

隨著ARMv9架構(gòu)的推出，以及蘋果M系列芯片在PC市場(chǎng)的大獲成功，ARM的未來(lái)充滿了無(wú)限可能。

審核編輯 黃宇